Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: Rekordnivåer för vindkraft

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: 30 miljoner för ökad tillgång på biomassa

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic



Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.


Skriv din kommentar
Inläggen nedan modereras inte i förväg och omfattas därmed inte av webbplatsens utgivningsbevis.
Startsidan just nu

Utforska gruvan virtuellt

Var du än befinner dig i världen ska du kunna gå ner i den virtuella underjordsgruva som forskare vid Luleå tekniska universitet skapat. Du är tusen meter under jord och kan självständigt röra dig mellan schakt och gångar.

Rekordnivåer för vindkraft

Han blir chef för Metsä Board Husum

Industriell vattenhantering – en fråga om överlevnad

Fem motorer går på högvarv och pumpar 23 000 liter vatten per sekund vardera. 12 år tog projektet som nyligen stod klart tack vare imponerande ingenjörskonst. Med hjälp av industriell vattenhantering har man fått bukt med vattenkrisen i Telangana, en delstat i södra Indien.

Plus

Stora Enso:s VD - vurmar för innovativa lösningar

Karl-Henrik Sundström rekryterades för sex år sedan som chef för den svenskfinska skogskoncernen. Uppdraget var att utveckla verksamheten, med ny teknik och nya produkter och stärka ekonomin. Och det har gått bra för Stora Enso på senare år.

Rapsolja sänker utsläppen

Nyhetsbrev

Roboten fixar käket – med precision

Arkiv

Höganäs renar vatten

Höganäs AB meddelar att miljöskyddsmyndigheten i Kalifornien, EPA California, har utfärdat ett villkorligt godkännande för en processlösning för rening av dricksvatten från föroreningar.

Sydafrikansk gruva växer med svensk utrustning

Gruvmaskin i glaslabyrint

”Kör inte lastmaskin i glashus” är ett motto som Sandvik högaktningsfullt struntade i när företaget ville visa vad deras självkörande fordon går för.

De ska hitta framtidens stål-id

Slarv orsakar dioxinbränder

Fler bioraffinaderier höjer inte pris på råvaran

Trots att antalet bioraffinaderier blir fler behöver det inte betyda att priset på bioråvara pressas upp, visar ny forskning.

AR och VR blir snart vardagsmat

Höganäs VD i exklusiv intervju

Att säga att det är mycket på gång hos Höganäs är nästan en underdrift, det händer mycket både i bolagets svenska anläggningar i Höganäs och Halmstad men även internationellt.

1000 ingenjörer sökes!

Förtydligande från Energimyndigheten om biogas

Innovation på G i pappersprocessen

Våga testa nya verkligheter

Augmented och virtual reality eller AR och VR är begrepp som får allt större genomslag ute i industrin även om det är många som fortfarande står som frågetecken. Process Nordic reder ut begreppen.

Mässor som lockar stora som små

Trots ett ovanligt intensivt mässår är intresset för Scanautomatic och Processteknik, på Svenska Mässan i Göteborg i oktober, stort.

Satsar på etanolproduktion i Rumänien

Clariant investerar 100 miljoner euro i en fabrik för produktion av cellulosaetanol från jordbruksrester i Craiova-regionen i Rumänien.

30 miljoner för ökad tillgång på biomassa

Hämtar pris i Tokyo

Plus

Stora förhoppningar på Testa Center

Ingår samarbetsavtal kring pumpar

Fiskeby Boards nye VD

Trävaror och energi går bra hos Holmen

Hon bli ny platschef på Skoghalls bruk

Domsjö fabrikers nya produkt kan göra korvskinn av trä

Siemens i affär värd en halv miljard

Climeon etablerar filial på Island

Nu är gruvan igång

Mer än 1000 MW i vindkraftskapacitet

Han blir ny fabrikschef för SCA:s pappersbruk

Se alla Företagens egna nyheter

RS Components lanserar podcasten History Makers

Scanautomatic 2018

Nivåvakt och kontinuerlig nivåmätare- JUMO NESOS

Besök JUMO på VA-mässan i Jönköping, 25-27 september

RS Components utökar sortimentet med pneumatiska RS Pro-enheter

AxFlow ställer ut på VA-mässan 25-27september 2018

RS Components presenterar industriella videoskop för inspektion av utrustning

IO-Link-konverter för RS232-apparater

AxFlow AB och Pichano Husum AB ingår samarbetsavtal för Nash pumpservice i Sverige

Industrikamera

Skyddslock för inbyggda givare

IoT-utvecklingssats från RS Components är klar att anslutas till avancerad molntjänstplattform

RS Components lagerför nu den senaste versionen av HARTING PushPull-kontaktdon för industriell miljö

Mer ljusintensitet även med diffust ljus

RS Components presenterar branschens första IP54-klassade IIoT-utvecklingssats från HARTING

Träffa AxFlow på Euro Expo Umeå 29-30 Augusti 2018

PB-Qone - Unikt Profibus instrument.

RS Components presenterar en ny serie med värmekameror för underhåll från Fluke

RS Components avtal med Zerynth förstärker partnerskapet och utökar DesignSparks IoT-kapacitet

RS Components presenterar nytt trådlöst tillbehör att använda med PELTOR-hörselskydd

RS Components blir Glenairs digitala distributionspartner

RS Components lanserar kontaktdonen MUO 2.5 från Molex för elektrisk utrust...

Mångsidig digital indikator med LC-display- JUMO diraVIEW

RS Components lanserar en global designtävling för att ge upphov till en ny...

RS Components säljer datasäkerhetsprodukter för att hjälpa företag med GDPR...

Sänd till en kollega

0.151